半导体制程RCA清洗技术概述
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是影响晶圆制程良率、品质及可靠度最重要的因素之一。据统
计，在标准的IC制造工艺中，仅涉及晶圆清洗和表面预处理的
工艺步骤就有100步之多，可以说晶圆清洗的好坏直接制约了IC
加工的水平。
3. 晶圆清洗的研究内容
➢ 杂质污染物的来源与类型分析 ➢ 杂质污染物对器件性能的影响 ➢ 清洗剂及其清除杂质的作用原理及清洗方法 ➢ 物体表面污染物测定、洁净度的检查方法 ➢ 清洗设备的改进、维护及自动化 ➢ 化学试剂在清洗过程中对人体的影响 ➢ 清洗工艺的安全操作问题
+H2O (70C0 10min)
STEP8 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP9 DRY
Spin Rinse
Process Stop
DI Water
18.2MΩ.cm
H2O2
30 %
H2SO4
96 %
RCA工艺 ——— 化学溶剂
化学溶剂
SPM DHF APM HPM
HCl
37 %
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Spray Chemical Cleaning Processor
旋转化学清洗系统
RCA工艺 ——— 工作机台介绍
Wafer Dry Technology
A
Down Flow Spin Dryer
B
IPA Dryer
C
Marangoni Dryer
A
Down Flow Spin Dryer 工作原理及设备简图
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 3. 碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 4. 酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 5. 超纯水淋洗：去除离子
练习
目录
1
工艺
2
清洗现场
RCA工艺 ——— 制程设备及供应商
湿法工作站
RCA清洗法是用于晶圆清洗的第一种工艺方法，也 是目前工业界最为广泛采用的工艺方法。该方法由RCA 公司的Kern 和 Puotinen在1965年发明，1970年发布。
RCA工艺流程
STEP1 SPM
(4:1) H2SO4 + H2O2 (90C0 15min)
Process Start
STEP2 Rinse DI water (18MΩ.cm)
B
IPA Dryer 工作原理及设备简图
C
Marangoni Dryer 工作原理及设备简图
第一部分小结：
➢ 晶圆清洗的目的、意义源自文库 ➢ RCA标准工艺方法。 ➢ RCA工艺的常规机台原理及功能。
清洗现场操作过程
氢氟酸 专用烧杯
清洗区 专用提把
光阻、刻蚀 专用提把
液面高度 测量棒
专用吸笔
STEP3 DHF
HF (0.5% - 2%) (30 sec)
STEP6 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP5 SC1
(1:1:5) NH4OH + H2O2
+H2O (70C0 10min)
STEP4 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP7 SC2
(1:1:5) HCL + H2O2
定时
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
温度设定
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
酸槽盖板打开
酸槽盖板放置
化学石英槽
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆处理
晶圆、晶舟
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆转移
清洗开始
主要供应商
FSI
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Conventional Wet Bench
RCA工艺 ——— 工作机台介绍
Conventional Wet Bench
设备组成： ➢ 中央控制系统及晶圆输入端 ➢ 串联式化学酸槽、碱槽及洗涤槽 ➢ 检测系统，包括流量监测，温度检测，酸槽化
学浓度校准 ➢ 旋转、干燥设备
中国芯技术系列
半导体制程RCA清洗技术概述
技术创新，变革未来
目录
1
工艺
2
清洗现场
清洗工艺介绍
1. 化学清洗、晶圆清洗是什么
2. 晶圆清洗的重要性 3. 晶圆清洗的研究内容 4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 5. 晶圆清洗的RCA工艺
1. 化学清洗是什么
化学清洗是利用各种化学试剂和有机溶剂清除附着在 物体表面上的杂质的方法。在半导体行业，化学清洗是 指清除吸附在半导体、金属材料以及用具表面上的各种 有害杂质或油污的工艺过程。
Conventional Bench Single Batch Plug Flow Multiple Batch Plug Flow Batch Spray Single Wafer Cleaner
干燥机
HF Vapor Clean
主要供应商
Sugai DNS TEL SCP DNS CFM Steag DNS Sugai TEL DNS FSI DNS SEZ
NH3·H2O
29 %
HF
0.5-2 %
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
氧化去除
电离去除
微粒在氧化剂中被氧化 溶于酸碱去除
离子电性排斥去除
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
超声波去除
改进的RCA 清洗
1. 水中超声清洗：灰尘、残余物去除 2. 浓硫酸、浓硫酸+双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒）
泄露紧急按钮
废弃物 丢弃箱
急救药品布置
聚氯乙烯 防护服
防酸手套
聚氯乙烯 围裙
天然橡胶 高筒靴
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
样机图片
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
机台启动
压力表
启动开关
晶圆清洗
晶圆清洗是以整个批次或单一晶圆，藉由化学品的浸 泡或喷洒来去除脏污，并用超纯水来洗涤杂质，主要是 清除晶片表面所有的污染物，如微尘粒（Particle）、有机 物（Organic）、无机物、金属离子（Metal_Ions）等杂质
2. 晶圆清洗的重要性
在超大型集成电路（ULSI）制程中，晶圆清洗技术及洁净度，
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用
污染
可能污染源
微粒 金属 有机物 自然氧化物
机台、环境、水汽、化学品、容器 机台、环境、水汽、化学品、容器、离子植入、蚀刻
光阻残留、容器、化学品、建筑物油漆涂料挥发 化学品、环境、水、气体
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 SC-2 也可以
5. 晶圆清洗的RCA工艺
计，在标准的IC制造工艺中，仅涉及晶圆清洗和表面预处理的
工艺步骤就有100步之多，可以说晶圆清洗的好坏直接制约了IC
加工的水平。
3. 晶圆清洗的研究内容
➢ 杂质污染物的来源与类型分析 ➢ 杂质污染物对器件性能的影响 ➢ 清洗剂及其清除杂质的作用原理及清洗方法 ➢ 物体表面污染物测定、洁净度的检查方法 ➢ 清洗设备的改进、维护及自动化 ➢ 化学试剂在清洗过程中对人体的影响 ➢ 清洗工艺的安全操作问题
+H2O (70C0 10min)
STEP8 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP9 DRY
Spin Rinse
Process Stop
DI Water
18.2MΩ.cm
H2O2
30 %
H2SO4
96 %
RCA工艺 ——— 化学溶剂
化学溶剂
SPM DHF APM HPM
HCl
37 %
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Spray Chemical Cleaning Processor
旋转化学清洗系统
RCA工艺 ——— 工作机台介绍
Wafer Dry Technology
A
Down Flow Spin Dryer
B
IPA Dryer
C
Marangoni Dryer
A
Down Flow Spin Dryer 工作原理及设备简图
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 3. 碱洗（双氧水、氨水、水）：颗粒、有机物去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 4. 酸洗（双氧水、盐酸、水）：微粒、金属去除
BHF去除氧化层 （to 疏水性） 5. 超纯水淋洗：去除离子
练习
目录
1
工艺
2
清洗现场
RCA工艺 ——— 制程设备及供应商
湿法工作站
RCA清洗法是用于晶圆清洗的第一种工艺方法，也 是目前工业界最为广泛采用的工艺方法。该方法由RCA 公司的Kern 和 Puotinen在1965年发明，1970年发布。
RCA工艺流程
STEP1 SPM
(4:1) H2SO4 + H2O2 (90C0 15min)
Process Start
STEP2 Rinse DI water (18MΩ.cm)
B
IPA Dryer 工作原理及设备简图
C
Marangoni Dryer 工作原理及设备简图
第一部分小结：
➢ 晶圆清洗的目的、意义源自文库 ➢ RCA标准工艺方法。 ➢ RCA工艺的常规机台原理及功能。
清洗现场操作过程
氢氟酸 专用烧杯
清洗区 专用提把
光阻、刻蚀 专用提把
液面高度 测量棒
专用吸笔
STEP3 DHF
HF (0.5% - 2%) (30 sec)
STEP6 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP5 SC1
(1:1:5) NH4OH + H2O2
+H2O (70C0 10min)
STEP4 Rinse DI water (18MΩ.cm)
STEP7 SC2
(1:1:5) HCL + H2O2
定时
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
温度设定
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
酸槽盖板打开
酸槽盖板放置
化学石英槽
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆处理
晶圆、晶舟
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
晶圆转移
清洗开始
主要供应商
FSI
RCA工艺 ——— 工作机台介绍 Conventional Wet Bench
RCA工艺 ——— 工作机台介绍
Conventional Wet Bench
设备组成： ➢ 中央控制系统及晶圆输入端 ➢ 串联式化学酸槽、碱槽及洗涤槽 ➢ 检测系统，包括流量监测，温度检测，酸槽化
学浓度校准 ➢ 旋转、干燥设备
中国芯技术系列
半导体制程RCA清洗技术概述
技术创新，变革未来
目录
1
工艺
2
清洗现场
清洗工艺介绍
1. 化学清洗、晶圆清洗是什么
2. 晶圆清洗的重要性 3. 晶圆清洗的研究内容 4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 5. 晶圆清洗的RCA工艺
1. 化学清洗是什么
化学清洗是利用各种化学试剂和有机溶剂清除附着在 物体表面上的杂质的方法。在半导体行业，化学清洗是 指清除吸附在半导体、金属材料以及用具表面上的各种 有害杂质或油污的工艺过程。
Conventional Bench Single Batch Plug Flow Multiple Batch Plug Flow Batch Spray Single Wafer Cleaner
干燥机
HF Vapor Clean
主要供应商
Sugai DNS TEL SCP DNS CFM Steag DNS Sugai TEL DNS FSI DNS SEZ
NH3·H2O
29 %
HF
0.5-2 %
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
氧化去除
电离去除
微粒在氧化剂中被氧化 溶于酸碱去除
离子电性排斥去除
RCA工艺 ——— 微粒去除机制
超声波去除
改进的RCA 清洗
1. 水中超声清洗：灰尘、残余物去除 2. 浓硫酸、浓硫酸+双氧水：表面污染（有机物、重金属、微粒）
泄露紧急按钮
废弃物 丢弃箱
急救药品布置
聚氯乙烯 防护服
防酸手套
聚氯乙烯 围裙
天然橡胶 高筒靴
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
样机图片
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
1. 感性认识 —— 常规化学清洗台的操作
机台启动
压力表
启动开关
晶圆清洗
晶圆清洗是以整个批次或单一晶圆，藉由化学品的浸 泡或喷洒来去除脏污，并用超纯水来洗涤杂质，主要是 清除晶片表面所有的污染物，如微尘粒（Particle）、有机 物（Organic）、无机物、金属离子（Metal_Ions）等杂质
2. 晶圆清洗的重要性
在超大型集成电路（ULSI）制程中，晶圆清洗技术及洁净度，
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用
污染
可能污染源
微粒 金属 有机物 自然氧化物
机台、环境、水汽、化学品、容器 机台、环境、水汽、化学品、容器、离子植入、蚀刻
光阻残留、容器、化学品、建筑物油漆涂料挥发 化学品、环境、水、气体
4. 晶圆清洗中的化学原料及作用 SC-2 也可以
5. 晶圆清洗的RCA工艺